Продукціябіомасифотоавтотрофами материків та океанів. SeaWiFS Project, NASA/Goddard Space Flight Center and ORBIMAGEБіосфера
Біосфе́ра (віддав.-гр.βιος —життя таσφαῖρα — куля) — природна верхня частинагеографічної оболонки, що являє собою всеосяжнупланетарнуекосистему (населенуживими організмами). Маса біосфери — близько 0,05 % масиЗемлі. Біосфера включає в себе частину атмосфери, гідросфери та верхні шари літосфери, де можуть існувати живі організми. Верхня межа біосфери сягає приблизно 20–25 км у висоту, а нижня — до 5 км у глибину Землі, наприклад, у тріщинах гірських порід.
Біосфера, також відома як екосфера (від грец. οἶκος oîkos «довкілля» і σφαῖρα), є всесвітньою сукупністю всіх екосистем. Її також можна назвати смугою життя на Землі. Біосфера (яка зовнішньо є кулястою оболонкою) являє майже закриту систему щодоматерії, з найменшими входами та виходами.[1] Що стосується енергії, то це відкрите утворення, в якомуфотосинтез вловлюєсонячну енергію на рівні близько 100 терават.[2] Згідно з найзагальнішим біофізіологічним визначенням, біосфера — це всеохопна екологічна система, яка поєднує всіх живих істот, зв'язки між ними, зокрема й їхню взаємодію, зі складовими літосфери,кріосфери, гідросфери таатмосфери.
Біосфери на інших планетах, окрімЗемлі, невідомі. Вважається, щобактеріальні біосфери або подібні до них, можуть існувати наМарсі,Венері,Європі, й імовірно інших малих планетах та їхніх супутниках.
Перші уявлення про біосферу як «область життя» та зовнішню оболонку Землі належатьЖ.-Б. Ламарку. Термін «біосфера» вперше застосувававстрійськийгеологЕ.Зюсс (1875), називаючи ним окрему оболонку Землі, наповненужиттям. Докладне вчення про біосферу, розробивВ. І. Вернадський. У його наукових працях термін «біосфера» вперше з'явився1911 року.1926 року, він видав книгу «Біосфера», в якій виклав вчення про біосферу як особливу частину Землі, що охоплює сферу поширення живої речовини.
Олександр Гумбольдт в 1845 р. власній основоположній праці «Космос» одноразово використав визначення «життєсфера» (див.[1]). Зауважимо також, що впритул до поняття «біосфера» підійшов французькийгеограф Е. Реклю (Elise Reclus). Одна з основних його робіт — 12-томна «Земля. Опис життя земної кулі» (1868—1872 рр.). В томі Х цієї роботи, який називається «Життя на Землі», зустрічаємо такі слова[2]: «Вся сукупність живих істот на поверхні планети утворює, так би мовити, тонку оболонку або покрив; … ми повинні визнати, що життя на Землі єдине. Як би далеко рослини, тварини і люди не розходилися один від одного, як би вони не розрізнялися зовнішнім виглядом і будовою, проте всі вони, перш за все, діти Землі. Їх створив один і той же ґрунт, вони дихають одним і тим самим повітрям; … царства рослин і тварин не стоять одне від одного окремо, а перебувають у тісній взаємній залежності, утворюючи єдиний загальний світ органічних істот, який є прямим продовженням неорганічного світу».
Біосфера охоплює нижні шариатмосфери до висоти близько 11 км, всюгідросферу і верхній шарлітосфери до глибини 3–11 км на суші й 0,5–1,0 км піддном океану. Товщина біосфери наполюсах Землі близько 10 км, наекваторі — приблизно 28 км[3].
Атмосфера Землі — найлегша оболонка Землі, що межує з космічним простором; через атмосферу здійснюється обмін речовини й енергії зкосмосом. Переважні елементи хімічного складу атмосфери:азот — N2 (78 %),кисень — O2 (21 %),аргон — Ar (1 %),вуглекислий газ — CO2 (0,03 %)[3].
Гідросфера — водна оболонка Землі. Унаслідок високої рухливості вода проникає повсюдно в різні природні утворення, навіть найчистіші атмосферні води містять від 10 до 50 мг/л розчинних речовин. Переважні елементи хімічного складу гідросфери, окрім власне води:йонинатрію — Na+,магнію — Mg2+,кальцію Ca2+,хлору — Cl−, Сульфур (сірка) — S,Карбон (вуглець) — C. Найважливіша роль в житті живих організмів належить таким елементам, якНітроген (азот) — N,Фосфор — P,Калій — K,Магній — Mg іСульфур — S, що засвоюються ними. Головною особливістю океанічної води є те, що основні іони відзначаються постійним співвідношенням у всьому обсязісвітового океану[3].
Літосфера — зовнішня тверда оболонка Землі, що складається зосадових,магматичних і метаморфічних порід. Поверхневий шар літосфери, у якому відбувається взаємодія живої матерії з мінеральною (неорганічною), являє собоюґрунт. Залишки організмів після розкладання переходять угумус (органічну речовину ґрунту). Складовими частинами ґрунту слугуютьмінерали, органічні речовини, живі організми, вода, повітря.Педосфера — ґрунтова оболонка планети. Переважні елементи хімічного складу літосфери:Оксиген (кисень) — O,Силіцій (кремній) — Si,Алюміній — Al,Ферум (залізо) — Fe,Кальцій — Ca, Магній — Mg,Натрій — Na, Калій — K[3].
Перші три рівні (атомний, молекулярний і полімерний) стосуються хімічних (речовинних) рівнів структурної організації матерії[4].
Молекулярно-генетичний рівень. Елементарна одиниця цього рівня —ген — частина молекулиДНК, де записанаінформація про первинну структуру однієї білкової молекули. Елементарне явище полягає в процесіредуплікації ДНК. Життєвийсубстрат для всіх живих організмів — приблизно 20 різнихамінокислот і 5 відмінних азотистих основ, що входять до складу нуклеїнових кислот. Енергія запасається у молекулахАТФ.
Клітинний рівень.Клітина — елементарна одиниця цього рівня. Елементарне явище виявляється в реакціяхклітинного метаболізму, що складають основу потоків речовин, енергії, інформації. Завдяки діяльності клітини речовини, що надходять ззовні, перетворюються насубстрати та енергію, які використовуються під часбіосинтезубілків та інших сполук, потрібних організму.
Організмовий рівень. Рівеньорганізму (організмовий). Елементарна одиниця цього рівня — особина в її розвитку протягомонтогенезу. Закономірні зміни організму в індивідуальному розвитку складають елементарне явище даного рівня. Ці зміни забезпечують ріст організму, диференціацію його частин і одночасно поєднання розвитку в єдине ціле. Впродовжонтогенезу в певних умовах зовнішнього середовища, відбувається втілення спадкової інформації.
Популяційно-видовий рівень.Популяція — елементарна одиниця цього рівня. Популяція — це сукупність особин одного виду, що заселяють одинареал протягом тривалого часу і відносно відокремлені від інших популяцій цього ж виду. Об'єднання особин у популяцію, відбувається завдяки спільностігенофонду, що використовується під час статевого розмноження для створення генотипів особин наступних поколінь.
Екосистемний рівень. Елементарна одиниця цього рівня —екосистема (сукупність популяцій різних видів, які заселяють територію з визначеними абіотичними показниками і зв'язані між собою та навколишнім середовищем обміном речовин, енергії та інформації). Екосистеми об'єднані на планеті в єдиний комплекс —біосферу.
Діяльність живих організмів позначається на всіх оболонках Землі:
Атмосфера. Вплив живої речовини пов'язаний зфотосинтезом та хімічними реакціями організмів[5]. Рослини поглинаютьвуглекислий газ і виділяютькисень. Тварини лише насичують атмосферу вуглекислим газом, поглинаючи кисень для потребметаболізму. У такий спосіб організми регулюють та впливають на вміст цих газів у атмосфері.
Цілісність біосфери визначається самоузгодженістю всіх процесів в біосфері, обмежених фізичними константами, рівнем радіації та ін.
Земні закони руху атомів, перетворення енергії є відображенням гармонії космосу, забезпечуючи злагодженість і організованість біосфери. Сонце, як основне джерело енергії біосфери, керує життєвими процесами на Землі.
Жива речовина біосфери з найдавніших геологічних часів, діяльно перетворює сонячну енергію в енергію хімічних зв'язків складних органічних речовин. Водночас, сутність живого постійна, змінюються лише форми існування живої речовини. Сама жива речовина не є випадковим створенням, а є підсумком перетворення сонячної світлової енергії в дійсну енергію Землі.
Чим дрібніше організми, тим з більшою швидкістю вони розмножуються. Швидкість розмноження залежить від щільності живої речовини. Розтікання життя — наслідок прояву її геохімічної енергії.
Автотрофні організми отримують всі необхідні для життя речовини з навколишньої косної матерії. Для життя гетеротрофів потрібні готові органічні сполуки. Поширення фотосинтезуючих організмів (автотрофів) обмежується можливістю проникнення сонячної енергії.
Діяльне перетворення живою речовиною космічної енергії, супроводжується прагненням до якнайбільшого поширення, прагненням до заповнення всього можливого простору. Це явище В. І. Вернадський назвав «тиском життя».
Формами утримання хімічних елементів є гірські породи, мінерали, магма, розсіяні елементи і жива речовина. У земній корі відбуваються постійні перетворення речовин, кругообіг, рух атомів і молекул.
Поширення життя на нашій планеті визначається полем стійкості зелених рослин. Найбільш можливе поле життя, обмежується крайніми межами виживання організмів, та залежить від стійкості хімічних сполук які становлять живу речовину, до певних умов середовища.
Кількість живої речовини в біосфері постійна і відповідає рівню газів в атмосфері, перш за все кисню.
Будь-яка система досягає стійкої рівноваги, коли вільна енергія системи наближається до нуля.
На відміну від людини, тваринний і рослинний світ не може піти у муровані сховища сам. У разі незворотного пошкодження біологічних систем на Землі і особливо середовища проживання, люди вже ніколи не зможуть повернутися на доісторичний рівень існування. (Якщо, звичайно, вони не скористаються біологічними надтехнологіями.) Звичайні мисливство та землеробство стануть неможливими — залишиться тільки вирощування всіх необхідних продуктів в непроникних парниках. І якщо вимерлих тварин можна відновити, просто випустивши «кожної тварі по парі», то так само просто відновити ґрунт і повітря не вийде. І хоча кисню, накопиченого в атмосфері, вистачить ще на тисячоліття спалювання палива, то утилізувати вуглекислий газ у разі знищення біосфери, буде нікому, що посилить можливість незворотного глобального потепління.
Зі сказаного можна зробити висновок, що чим дужче пошкоджене середовище проживання, тим вище найменший технологічний рівень, на якому здатне виживати людство.
Упродовж багатьох років багатства надр, ресурси біосфери споживались і витрачались у якнайбільш можливих обсягах. Людство вступило у XX століття під гаслом: природа не храм, а майстерня. Такий підхід не міг не завершитися всеосяжною руйнацією природного середовища земної кулі. Найчіткіше вона почала проступати як явище, що охопило всю планету, з початку 1970-х років. Розвиток руйнівних процесів на планеті, передрікали давно (І століття до н. е. — Цицерон, X ст. — Ібн Сіна (Авіценна)). Особливо численними стали застереження про занепад природи планети, у другій половині XX століття, коли окремі обмежені екологічні лиха, почали переростати у всеохопну екологічну кризу. Понад чверть століття тому, 1972 року,Римський клуб оприлюднив тривожне передбачення розвитку людської цивілізації «Межі зростання», виконане групою фахівців під керівництвом Д. Медоуза, який передрікав небезпечну руйнацію природного середовища.
Попередження поганого впливу діяльності людини на природу, на противагу концепції ліквідації її наслідків, прогнозування або стеження за розвитком довкілля, стикається на своєму шляху з численними труднощами, пов'язаними передусім із тим, що, по-перше, не всі наслідки діяльності людини можуть бути передбачені, а по-друге, часові межі виявлення таких наслідків нерідко суттєво відрізняються. Наприклад, становище з довкіллям, що склалося внаслідок аварії на ЧАЕС, передбачалося через вісім-десять років, а все відбулося значно раніше — за три-п'ять років (ідеться про загрозливий вплив радіаційного випромінювання на організм людини, рослин і тварин).
Водночас, вже 2023 року рівненські витримані тверді сири, почали продаватися в Данії (де надзвичайні вимоги до якості продуктів і великаконкуренція), хочаЖитомирська іРівненська області вважалися найбільш забрудненимирадіоактивними речовинами, в Україні.[3] До того-ж 2016 року, у зоні відчуження Чорнобильської АЕС, було створено найбільшу на теренахУкраїни, природоохоронну одиницю —Чорнобильський радіаційно-екологічний біосферний заповідник, де вже станом на 2021 рік, за словами завідувача наукового відділу заповідника Дениса Вишневського:
«Відновились дикі тварини, які мешкали тут 100—200 років тому, весь цей набір:хижаки, великі і малі, вовки, рисі, борсук, лисиці, копитні, ведмеді».
Отож, постійне дослідження навколишнього середовища, хоча й має похвальне значення в господарській та науковій діяльності, проте його методи ще не є досконалими. Тож покладатися лише на них не можна. На жаль, нічим не стримуваний занепад природи, продовжує загрожувати не лише добробуту людей, а й загалом існуванню життя на планеті.
Внаслідок діяльності людини, забрудненість біосфериканцерогенами набагато збільшилась, а в промислових районах у сотні та тисячі разів перевищує їхній природний притаманний рівень. Отже, забруднення навколишнього середовища є підсумком антропогенної діяльності людини і перебуває в прямій залежності від розвитку певних галузей промисловості та сільського господарства.
↑ Лапо А. В. Следы былых биосфер, или рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого. — М.: Знание, 1987. — 208 с.
↑Реклю Э. Земля. Описание жизни земного шара. Т. Х. Жизнь на Земле / Пер. с франц. Под ред. Н. К. Лебедева. — СПб.: Изд. тов-ва И. Д. Сытина, 1914. — 112 с.
Будыко М. И. Глобальная экология. — М.: Мысль, 1977. — 327 с.
Вернадский В. И. Биосфера. — М.: Мысль, 1967. — 376 с.
Вернадский В. И. Несколько слов о ноосфере // Успехи современной биологии. — 1944, № 18. — С. 113—120.
Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и её окружения — М.: Наука, 2001.
Географический энциклопедический словарь / Гл. ред. А. Ф. Трешников. — М. : Сов. энцикл., 1988. — 432 с.
Геохімія біосфери = Geochemistry of the biosphere: монографія / Петро Білоніжка. — Львів: ЛНУ імені Івана Франка. 2018. — 182 с. —ISBN 978-617-10-0477-1
Голубець М. А. Від біосфери до соціосфери. — Львів: Поллі, 1997. — 256 с.
Дедю И. И. Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Гл. ред. МСЭ. — 408 с. —ISBN 5-88550-006-1
Мороз С. А. Історія біосфери Землі. — У 2-х кн.: навч. посібник для студ. вузів. — К: Заповіт, 1996.
Людина і біосфера: наукове видання / І. Г. Підоплічко, І. Т. Сокур. — К. : Радянська школа, 1973. — 133 с.
Людина і біосфера: основи екологічної антропології: підручник / В. С. Крисаченко ; Міжнародний фонд «Відродження». — К. : Заповіт, 1998. — 687 с.
Реймерс Н. Ф. Природопользование: словарь-справочник. — М. : Мысль, 1990. — 640 с. —ISBN 5-244-00450-6
Сытник К. М., Брайон А. В., Гордецкий А. В. Биосфера. Экология. Охрана природы. — К.: Наук, думка, 1987. — 523 с.
Туниця Ю. Екологічна конституція Землі. Ідея. Концепція. Проблеми. Львів: Видавничий центр Львівського національного ун-ту імені Івана Франка,2002. 298 с.
Екологічна енциклопедія. Т. 1. А-Е / Всеукр. екологічна ліга; голов. ред. А. В. Толстоухов. — Київ: Центр екологічної освіти та інформації, 2006. — Т. 1. — 432 с.: іл.. —ISBN 966-8670-27-2: 130.00 грн
Аеробіосфера // Словник-довідник з екології : навч.-метод. посіб. / уклад. О. Г. Лановенко, О. О. Остапішина. — Херсон : ПП Вишемирський В. С., 2013. — С. 6.
Біосфера // Словник-довідник з екології : навч.-метод. посіб. / уклад. О. Г. Лановенко, О. О. Остапішина. — Херсон : ПП Вишемирський В. С., 2013. — С. 26.
